可以边睡觉边学习吗？睡眠时声音和气味线索能增强学习效果

作者 | Sadie Witkowski

翻译 | 樊响

审校 | 酷炫脑

编辑 | Mandy

Photo by Dmitriy Bilous/Getty

我的母亲有四个兄弟姐妹，所以趣闻轶事很多。其中，我最喜欢的是关于我那个“怪叔叔” Dorsey 和他早期做科学小实验的故事。大约是在我妈妈八岁时，他的哥哥，也就是 Dorsey 曾偷偷在她的床底下放了个录音机，播放爱伦坡（Edgar Allan Poe） 的诗《乌鸦》（《The Raven》）（1845）。他先是每晚都播放这首诗的录音带，然后想试试她是否能够背诵下来。我妈妈说她现在仍能背出那首诗的前几行来，不过也就那几行，因为当时她总是被那录音吵醒。

我叔叔让我母亲“睡眠学习”这件事就从没成功过，不过事实证明，他的这些科学点子也并不算全错。“睡眠学习”（sleep learning）也称睡眠教学法（hypnopaedia），已经开始被更多人来研究。包括我们实验室在内的神经科学家们也在寻找在睡眠中使用诸如声音线索之类的刺激来加强记忆的方法。

早期的研究人员与 Dorsey 叔叔犯了同样的错误，并认为我们可以通过听力渗透的方式在睡眠中学习新事物，就像在反乌托邦小说《美丽新世界》（Brave New World）（à la Aldous Huxley’s，1932）中一样，那些关于这种睡眠学习的实验，往往是以“睡眠就像催眠状态”这样一种假设为前提条件。

图源：反乌托邦小说《Brave New World》，wikipedia

在 20 世纪 20 年代，一些研究人员认为他们可以通过在受试者睡觉时播放音频的方式来教给他们全新的知识，基于此，随后发明者就来开始销售设备。它与动画片《德克斯特的实验室 》（《Dexter’s Laboratory》）中“大奶酪”（1996）那集里的情节没有多大区别，里面的天才男孩也尝试过用一个巨大的装置来在睡觉时学习法语，然而并没有什么作用。

图源：动画片《Dexter’s Laboratory》，wikia

直到 20 世纪 50 年代，研究人员才发现，睡眠教学法所吹捧出的那种效果根本不是由睡眠所致，相反，那些发明装置实际上是在唤醒人们。研究者通过脑电图（EEG）揭露了真相。因为 EEG 可以通过放置在头皮上的电极来记录大脑的电信号，通过监测受试者的 EEG 就可以知道睡眠学习者实际上是清醒的。至此，将睡眠作为一种认知工具的研究基本上终结了。50 年后的今天，我们知道睡眠是可能改变记忆的，但改变方式与从前预期的并不一样。

2007 年，吕贝克大学（Lübeck University）的神经科学家比 Björn Rasch 及其同事发现，与先前学过新事物有关的气味可在睡眠中提醒大脑巩固记忆。首先，研究者告诉受试者网格坐标上物体的位置，就像游戏“浓度”（Concentration）中那样，并在他们这样做时给释放玫瑰香氛。接下来，受试者睡在实验室里，研究者等到最深的睡眠阶段（慢波睡眠）时再次给予玫瑰香氛。然后，当他们醒来时，受试者对于网格上物体位置明显记得更好。产生这种效果是有前提条件的，只有在学习过程中他们接触到玫瑰的气味，并且在慢波睡眠期间再次闻到这种气味，记忆才能有增强效果。如果他们仅在清醒时或快速动眼期 (rapid eyes movement，REM) 睡眠闻到气味，那就不能起效。

图源：Play.vg

这真是太棒了。我们真的可以在学习时用气味“标记”记忆，然后让我们的大脑在睡眠中反复学习吗？自最初的论文发表以来，多项研究证实了这一发现，而且还出现了新的变化，如使用声音代替气味来进行提醒大脑巩固记忆。

我在美国西北大学认知神经科学实验室工作，我们团队已有多篇论文证明，单个声音可以链接到单个对象，并能被单独重新激活。例如，你玩游戏“浓度”，并知道猫在左下角，茶壶在右上角。当你学习猫的位置时，你会听到喵喵声，当你学习水壶的位置时，你会听到一声哨声。把两组项目学得同样好之后，你就去睡觉。如果在慢波睡眠期间，我们只播放其中一种声音，比如喵喵声，那么你将会把猫的位置记得更清楚。进而可表明，“喵喵声”的睡眠暗示优先帮助了猫的记忆。这种选择特定记忆来进行重新激活的能力被称为目标记忆重新激活（targeted memory reactivation，TMR）。

之所以称为 TMR ，是因为像这样播放声音提示，可以重新激活之前学习任务中对象位置的记忆。我所在的实验室认为，这种记忆重播可以让大脑加强记忆的描述，从而能更好地回忆。美国麻省理工学院的脑科学家 Daniel Bendor 和 Matthew Wilso 以小鼠为研究对象，给予小鼠与先前学习内容相关的声音提示，确切地发现了这种预期中的记忆重播。

于是，神经科学家现在开始把 TMR 加以应用。我的小组近期的实验项目，类似于电子游戏“吉他英雄”，玩家要扮演音乐家的角色。普林斯顿大学博士后 James Antony 当年还是研究生的时候，曾在他设计的实验中让受试者学习两首歌曲的旋律。这些旋律由四个音符组成，表现为下降的圆圈，像游戏中一样。在把两首歌学得同样好之后，受试者小睡了一下，Antony 在他们睡眠中播放了其中一首歌。当他们在睡醒后重新测试，结果表明，睡眠中播放的歌曲比未播放的歌曲分数更高。这样想来，若要更快地学习一种新的乐器或歌曲，只需在睡觉时听听学过的旋律就好了！

虽然一些转化研究已经在进行了，但我们仍然不知道 TMR 或睡眠暗示的应用范围。在 2017 年的一篇论文中，我们实验室博士后研究员 Laura Batterink 和其他的同事发现，TMR 暗示与 REM 睡眠结合可以让受试者更好地回忆起在下午小睡期间那些得到过提示的词汇。这项研究似乎提出了一个观点，即当将线索提示的记忆整合到先前已经存在的记忆网络中时，REM 睡眠阶段是可以发挥作用的。

我们还有些突出的问题尚未解决，包括：这种通过线索进行睡眠暗示的方法对语法学习会有效吗？还是仅仅是对学习外语词汇有效？它可以在当前的老龄化社会中帮助老人们维持记忆吗？重新激活一些记忆是否意味着其他记忆可能更快地消失？

对于这些重新激活的记忆随着这些线索可能发生怎样的变化，我个人十分感兴趣。通过线索激活的记忆，是保留细节的全部记忆？还是巩固了记忆的“要点”同时又丢失了多余的细节？ TMR 也许有助于巩固各个方面记忆，仅对未经提示的项目才显示出认知成本。

虽然解决这些问题的新项目一直在进展，但我们尚未深入了解睡眠中的脑活动。我们一生中大约三分之一的时间都在睡觉，对于睡眠这件事，问题多于答案。也许，怪叔叔 Dorsey 和他播放的爱伦坡诗歌磁带，预示着睡眠研究的未来。

原文链接：

https://aeon.co/ideas/how-sound-and-smell-cues-can-enhance-learning-while-you-sleep?

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